Энергетика элекропривода. 
Электропривод

Энергетические показатели электропривода

Процесс передачи и преобразования энергии сопровождается ее потерями. Потери мощности складываются из потерь в электродвигателе (ЭД) и механических потерь в передачах. Потери мощности в ЭД делятся на постоянные и переменные.

(8.21).

где К — постоянные потери не зависят от нагрузки: потери в стали, механические потери от трения, вентиляционные, в обмотках возбуждения СД и ДПТ независимого возбуждения; V — переменные потери зависящие оттока нагрузки.

Для ДПТ.

где - номинальные переменные потери мощности.

Для трехфазных АД.

где - номинальные переменные потери мощности АД; и - номинальная и текущая кратности приведенного тока ротора и статора.

Для СД переменные потери мощности составляют.

где - номинальные переменные потери мощности СД.

Если обозначить кратность тока двигателей через X, т. е. для ДПТ; для АД; для СД, то переменные потери мощности для различных двигателей будут определяться выражением

Полные потери мощности в двигателе определяются по формуле.

(8.22).

где - коэффициент потерь

Если двигатель работает в номинальном режиме (Х= 1), то потери определяются по паспортным данным:

Постоянные потери мощности находятся как.

Потери энергии за время работы

Если нагрузка циклически изменяется, то потери энергии определяются.

где и при нагрузке - число значений нагрузки на отдельных участках цикла; - время цикла.

Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя определяется как отношение полезной мощности на валу к мощности, потребляемой из сети.

(8.23).

в номинальном режиме при при имеет максимум.

(8.24).

Зависимость представлена на рис. 8.6.

При а = 1, когда постоянные потери равны переменным, ,

При при нагрузке

При при нагрузке больше номинальной

Рис. 8.6

Следовательно, наибольший г двигатель имеет в области номинальной нагрузки, значит нужно загружать двигатели до номинальной нагрузки и с учетом этого проводить выбор двигателя для электропривода.

Если напряжение и ток не совпадают по фазе и имеют несинусоидальную форму, необходимо учитывать при расчете потерь коэффициент мощности.

(8.25).

где Р — активная мощность, - коэффициент искажений; U, /, - действующие значения напряжения, тока, первой переменной тока; - угол сдвига между первыми переменными напряжения и тока.

При синусоидальных U и и , тогда потери по сравнению с потерями на постоянном токе увеличатся.

(8.26).

Если нагрузка электропривода изменяется во времени, КПД цикла определяется по соотношению подводимой и полезной энергии.

(8.27).

где - полезная энергия и потери энергии за цикл.

При изменении двигателя изменяются постоянные потери. Например, при изменении тока возбуждения ДПТ независимого возбуждения или СД существенно изменяются потери в стали, механические и вентиляционные. Дополнительные потери мощности создаются в силовых преобразователях в системах ТРП-Д, причем появляются потребители реактивной мощности, что снижает коэффициент мощности cosip.

Необходимо учитывать потери при неэкономичных способах регулирования скорости таких, как включение сопротивлений в цепи якоря ДПТ, ротора АД. К экономичным способам относятся регулирование с помощью ТПН в ДПТ, ПЧ-АД, в каскадных схемах АД. Рассмотрим отдельно регулируемые ЭП:

1. Регулируемый ЭП с ДПТ независимого возбуждения. Постоянные потери

(8.28).

Переменные потери в якорной цепи ДПТ.

(8.29).

где - скорость идеального холостого хода (хх) при работе двигателя па искусственной характеристике. При регулировании сопротивлениями в цепи якоря ДПТ суммарные потери равны:

(8.30).

При регулировании скорости ДПТ изменением напряжения с помощью управляемого преобразователя постоянные потери преобразователя (потери в стали трансформатора и реакторов) в основном остаются постоянными.

Переменные потери преобразователя.

(8.31).

Если регулирование скорости ДПТ происходит при условии равенства времени его работы на каждой скорости в диапазоне Д, то КПД регулировочного цикла равен.

(8.32).

2. Регулируемый электропривод с АД Постоянные потери.

так как и, считая объемы стали статора и ротора при мерно равными, получим:

(8.33).

где - потери в стали статора при номинальных и .

При реостатном способе регулирования (), когда

(8.34).

Значит, с уменьшением скорости (увеличением S) потери увеличиваются, что компенсируется уменьшением механических потерь, поэтому можно считать

Переменные потери для регулируемого АД.

(8.35).

где - переменные потери в цепях статора и ротора.

Для вентиляторной нагрузки.

Потери в роторе.

(8.36).

Эта зависимость имеет экстремум при , тогда.

(8.37).

При частотном способе регулирования скорости АД рабочее скольжение остается небольшим во всем диапазоне регулирования скорости, тогда потерями в стали ротора можно пренебречь и учитывать только потери в стали статора.

(8.38).

Если регулирование скорости частотным способом осуществляется при , то перепад скорости и полные переменные потери остаются постоянными.

(8.39).